Laminar og Turbulent Flow

De egenskaber, laminar og turbulent strømning er meget forskellige. For at forstå, hvorfor turbulent eller laminær strømning er ønskelig i driften af et bestemt system, er det nødvendigt at forstå egenskaberne ved laminar og turbulent strømning.,

Strømningsregimer

al væskestrøm er klassificeret i en af to brede kategorier eller regimer. Disse to Flo.regimer er laminar Flo. og turbulent Flo.. Strømningsregimet, hvad enten det er laminært eller turbulent, er vigtigt i design og drift af ethvert væskesystem. Mængden af væskefriktion, som bestemmer den mængde energi, der kræves for at opretholde den ønskede strømning, afhænger af strømningsmåden. Dette er også en vigtig overvejelse i visse applikationer, der involverer varmeoverførsel til væsken.,

Laminar Flo.

Laminar Flo. kaldes også strømlinet eller viskøs Flo.. Disse vilkår er beskrivende for strømmen, fordi, i laminar flow, (1) lag af vand, der flyder over i hinanden ved forskellige hastigheder, med stort set ingen blanding mellem lag, (2) flydende partikler bevæger sig i konkret og observerbar stier eller effektiviserer, og (3) strømmen er karakteristisk for tyktflydende (tykt) flydende eller er en, i hvilken viskositet spiller en væsentlig rolle.

Turbulent strømning

Turbulent strømning er kendetegnet ved den uregelmæssige bevægelse af væskepartikler., Der er ingen bestemt frekvens, som der er i bølgebevægelse. Partiklerne rejser i uregelmæssige stier uden observerbart mønster og ingen bestemte lag.

Flo .hastighedsprofiler

ikke alle væskepartikler bevæger sig med samme hastighed inden i et rør. Formen af hastighedskurven (hastighedsprofilen over en given del af røret) afhænger af, om strømmen er laminær eller turbulent. Hvis strømmen i et rør er laminar, vil hastighedsfordelingen i et tværsnit være parabolsk i form med den maksimale hastighed i midten CA. det dobbelte af gennemsnitshastigheden i røret., I turbulent strømning eksisterer en ret flad hastighedsfordeling over rørsektionen, med det resultat, at hele væsken strømmer ved en given enkelt værdi. Figur 5 hjælper med at illustrere ovenstående ideer. Hastigheden af væsken i kontakt med rørvæggen er i det væsentlige nul og øger den længere væk fra væggen.

Bemærk fra Figur 5, at den hastighed profil afhænger af overflade tilstand af rørets væg., En glattere væg resulterer i en mere ensartet hastighedsprofil end en ru rørvæg.

Gennemsnit (Bulk) Hastighed

I mange væske flow problemer, i stedet for at fastlægge præcise hastigheder på forskellige steder i det samme flow tværsnit, det er tilstrækkeligt til at give en enkelt gennemsnitlige hastighed til at repræsentere hastigheden af alle væske på det tidspunkt i røret. Dette er ret simpelt for turbulent strømning, da hastighedsprofilen er flad over størstedelen af rørets tværsnit. Det er rimeligt at antage, at gennemsnitshastigheden er den samme som hastigheden i midten af røret.,

Hvis strømningsregimet er laminært (hastighedsprofilen er parabolsk), eksisterer problemet stadig med at forsøge at repræsentere den “gennemsnitlige” hastighed ved et givet tværsnit, da en gennemsnitlig værdi anvendes i væskestrømningsligningerne. Teknisk set gøres dette ved hjælp af integreret beregning. Praktisk set skal den studerende bruge en gennemsnitsværdi, der er halvdelen af midterlinieværdien.

viskositet

viskositet er en væskeegenskab, der måler væskens modstand mod deformering på grund af en forskydningskraft., Viskositet er den indre friktion af en væske, som gør det modstå strømmer forbi en fast overflade eller andre lag af væsken. Viskositet kan også betragtes som et mål for modstanden af en væske til at strømme. En tyk olie har en høj viskositet; vand har en lav viskositet. Måleenheden for absolut viskositet er:

viskositeten af en væske er normalt signifikant afhængig af væskens temperatur og relativt uafhængig af trykket., For de fleste væsker, når væskens temperatur stiger, falder væskens viskositet. Et eksempel på dette kan ses i motorens smøreolie. Når motoren og dens smøreolie er kold, er olien meget viskøs eller tyk. Efter at motoren er startet, og smøreolien stiger i temperatur, falder viskositeten af olien markant, og olien virker meget tyndere.

ideel væske

en ideel væske er en, der er inkomprimerbar og ikke har nogen viskositet., Ideelle væsker eksisterer faktisk ikke, men nogle gange er det nyttigt at overveje, hvad der ville ske med en ideel væske i et bestemt væskestrømsproblem for at forenkle problemet.

Reynolds-nummer

strømningsregimet (enten laminært eller turbulent) bestemmes ved at evaluere strømningens Reynolds-nummer (se figur 5). Reynolds nummer, baseret på undersøgelser af Osborn Reynolds, er en dimensionsløs nummer består af de fysiske egenskaber af strømmen. Ligning 3-7 bruges til at beregne Reynolds-tallet (NR) for væskestrøm.,

hvor:

til praktiske formål, hvis Reynolds-tallet er mindre end 2000, er strømmen laminær. Hvis den er større end 3500, er strømmen turbulent. Strømme med Reynolds tal mellem 2000 og 3500 er undertiden benævnt overgangsstrømme. De fleste væskesystemer i nukleare anlæg opererer med turbulent strømning. Reynolds tal kan nemt bestemmes ved hjælp af en Moody Diagram, et eksempel på, som er vist nedenfor. Yderligere detaljer om brugen af Moody-diagrammet findes i efterfølgende tekst.,